JP2012226984A - 密閉型電池及び安全弁 - Google Patents

Abstract

【課題】開弁圧のばらつきが少なく、内部圧力の上昇に対するより安定した作動特性を示す復帰式の安全弁を有する密閉型電池、及び密閉型電池に採用して好適な復帰式の安全弁を提供する。
【解決手段】安全弁３００は、弁体３２０を覆う筒状のケース３１０を備えている。ケース３１０には、弁体３２０の柱側面に向かって部分的に窪んで弁体３２０に当接する３つの窪み部３１１が形成されている。そして、この窪み部３１１によって、弁体３２０を同弁体３２０の側方から位置規制する。また、ケース３１０の天面３１０Ａに窪み部３１１の非形成領域に窪み部３１１が形成されるとともに、ケース３１０と弁体３２０との間には空間部Ｓが形成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、異常な内部圧力を開放する復帰式の安全弁を有する密閉型電池、及び、密閉型電池に用いて好適な復帰式の安全弁に関する。

周知のように、携帯用の電子機器の電源として、また、電気自動車やハイブリッド自動車などの電源として、様々な二次電池が提案されている。そして、このような二次電池のうち、特に密閉型の電池には、電池ケースの内部圧力が所定の圧力を超えたときに開放するように作動して内部圧力を低下させるとともに、内部圧力の低下後は閉塞状態に復帰する安全弁、いわゆる復帰式の安全弁が設けられていることも多い。こうした安全弁は、発電要素の化学反応によって生じたガスなどによる内部圧力の異常な上昇に反応して作動することでケース内部のガスを排出させるように機能する。そして従来、このような密閉型電池に用いられる復帰式の安全弁としては、例えば特許文献１に記載の安全弁が知られている。

この特許文献１に記載に見られるように、すなわち図８（ａ）に示すように、正極及び負極の極板群２６等が収容される電池ケース１の開口部に安全弁２２として、ガスケット７を介して取りつけられている。また、この安全弁２２は、その拡大部分断面構造を図８（ｂ）に示すように、プレス成形されたフィルター３及びキャップ１１を備えて構成されており、それらフィルター３及びキャップ１１によって形成される空間の内部にフィルター３の底面中央に設けられた弁孔９を封止するゴム弁体１２が収容されている。そして、このように構成される安全弁では、図８（ａ）に示す電池ケース１内でガスが発生したことに起因して内部圧力が設定値に達すると、同内部圧力によってゴム弁体１２が弾性変形し、ゴム弁体１２にて封止されていた弁孔９が開放される。これにより、電池ケース１内で発生したガスは、この開放された弁孔９、上記キャップ１１に形成されたガス抜き孔１０を順に介して電池ケース１の外部へと排出される。

特開２００１−２４３９２９号公報 特開２０１０−１５３２３７号公報

ところで、特許文献１に記載の安全弁では、先の図８（ｂ）から明かなように、上記ゴム弁体１２は、その大部分がキャップ１１の内壁面１１ａに当接されて固定される、もしくは内壁面１１ａとの間で僅かな隙間のみを残した構造となっている。このため、こうしたキャップ１１の内壁面１１ａにゴム弁体１２が当接されることでその位置規制を図ることはできるものの、電池ケース１内の内部圧力の上昇時には、ゴム弁体１２がその下面から押圧されることによって横方向に膨張すると、ゴム弁体１２がキャップ１１の内壁面１１ａによって全周に亘り拘束されるようになる。そのため、電池ケース１内の内部圧力の上昇時には、ゴム弁体１２の拘束に伴って同ゴム弁体１２の荷重が急激に増大するようになる。そして、こうしたゴム弁体１２の荷重特性に起因してその反力にばらつきが生じることとなり、こうしたゴム弁体１２の反力のばらつきが、そのままゴム弁体１２が開放されるときの圧力、すなわち開弁圧に反映されることとなってしまう。

また従来は、この他、例えば特許文献２に見られるように、ゴム弁体に代えてコイルバネを用い、弁孔との間に介在させたシール部材をこのコイルバネによって押圧する安全弁も知られている。しかしこの場合であれ、コイルバネの特性上、シール部材を押圧する力、すなわちシール部材と弁孔との間での面圧を均一にすることは難しい。そして、こうした面圧の不均一に伴って、弁体が開放するときの開弁圧にばらつきが発生することとなってしまう。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、開弁圧のばらつきが少なく、内部圧力の上昇に対するより安定した作動特性を示す復帰式の安全弁を有する密閉型電池、及び密閉型電池に採用して好適な復帰式の安全弁を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、正極および負極を有する極板群が収容された電槽に連通する弁口を封止する弁体と、該弁体を弁口を封止する面の裏から押圧する弁蓋とによって構成される復帰式の安全弁を備える密閉型電池であって、前記安全弁は、前記弁蓋として、前記弁体を同弁体の側方から位置規制する複数のリブと、前記弁体の開弁時に前記弁口から排出される流体を外部に排出する排出口とを有する弁蓋を備えており、前記弁蓋と前記弁体との間における前記リブの非形成領域に空間部を有してなることを要旨とする。

上記構成によれば、弁体は、弁蓋に設けられた複数のリブによって位置規制される。そして、上記電槽の内部圧力の上昇時には、弁体に圧縮荷重がかかることによって、同弁体が径方向に膨張する。このとき弁体はリブによって部分的に拘束されるものの、同リブが当接されない領域では十分に膨張することができる。このため、内部圧力により弁口側から押圧される弁体を的確に位置規制しながらも、ゴム状の弾性体によって構成される弁体本来の弾性変形動作を確保することができる。そして、上記電槽の内部圧力が異常上昇することにより所定の開弁圧に達すると、弁体が弾性変形することにより開放作動し、電槽内で発生したガス等が上記排出口を介して外部に排出される。そしてこの開放作動時には、弁体の弾性変形動作が拘束されることなく十分に行われるため、弁体本来の荷重特性が維持されるようになる。このため、弁体では、安定した荷重特性を得ることができるため、同弁体が押圧されたときの反力も安定するようになる。これにより、弁体が開放作動する際の開弁圧の安定化を図ることができるようになり、内部圧力の上昇に対するより安定した作動特性を得ることができるようになる。

また、こうした安全弁は、同安全弁を位置規制する複数のリブと、弁体の開弁時に弁口から排出される流体を外部に排出する排出口とによって構成することが可能であるから、より容易な構成のもとに復帰式の安全弁を構成することができる。これにより、従来の復帰式安全弁などに比べても部品点数が少なく、組付け時の歩留まりが良く、コストも低くすることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の密閉型電池において、前記複数のリブが、少なくとも３つ以上のリブからなることを要旨とする。

上記構成によれば、３つ以上のリブによって、弁体が３以上の方向から位置規制される。これにより、各リブによって弁体が的確に位置規制されるようになる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の密閉型電池において、前記弁蓋は、前記弁体を覆う筒状のケースからなり、前記ケースは、前記弁体の側面に向かって部分的に窪んで前記弁体に当接する窪み部により前記リブを形成し、該リブの非形成領域に前記排出口を有することを要旨とする。

上記構成によれば、上記弁蓋が筒状のケースによって構成されるとともに、同ケースの窪み部によって上記リブが形成される。また、上記ケースの非形成領域には、空間部と排出口とが形成される。このように構成される安全弁では、弁体が開放作動するときの弁体の膨張分が上記空間部に吸収される。よって、筒状のケースにより弁蓋を構成しながらも、同ケースに設けられた空間部にて弁体の膨張を十分に吸収することが可能となり、弁体の円滑な弾性変形動作を担保することができる。また上記構成によれば、上記リブがケースの一部によって形成されることから、同リブを有したケースを一体成形することが可能となる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の密閉型電池において、前記弁体は円柱状に形成されてなり、該円柱の直径が柱高さよりも長いことを要旨とする。

上記構成によるように、上記弁体を円柱状に形成するとともに、同円柱の直径を柱高さよりも長くすれば、弁体の座屈が発生するときの荷重（座屈荷重）を好適に高めることが可能となり、弁体の開弁動作に際して同弁体にかかる圧縮荷重を座屈荷重よりも的確に小さくすることが可能となる。これにより、弁口と弁蓋との間で弾性変形する弁体が座屈することが抑止されるようになり、上記安全弁によるより安定性の高い開放作動を担保することが可能となる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の密閉型電池において、前記弁体には、前記弁口を封止する面の裏面側に凹部もしくは凸部が形成されてなるとともに、前記弁蓋のそれら弁体に形成された凹部もしくは凸部と対応する部分には、同弁体に形成された凹部もしくは凸部に係合される凸部もしくは孔部が形成されてなることを要旨とする。

上記構成によれば、上記安全弁の組み付け時において、弁体に形成された凹部もしくは凸部と、弁蓋に形成された凸部もしくは孔部とが互いに係合される。そして、こうした各部材の係合により、弁体が弁蓋と当接する部分においても位置規制されることとなる。これにより、上記リブとの協働により、弁体を側方及び端方の双方から位置規制することが可能となり、弁体の安定性がさらに向上されるようになる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の密閉型電池において、前記リブは、均等な間隔からなる３つのリブとして形成されてなることを要旨とする。

上記構成によれば、上記弁体は、例えば弁口を中心とした正三角形上の頂点に位置するリブによって側方から位置規制される。このため、リブの数を３つに限定しつつ、３方向から弁体を的確に位置規制することが可能となる。すなわち、弁体の位置規制を図りながらも、リブの数が３つに限定されたことで弁体の非拘束領域を最大限とすることが可能となり、弁体の反力のばらつきを最小限に抑制することが可能となる。これにより、こうした荷重特性に相関する開弁圧のばらつきも最小限なものとすることができる。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の密閉型電池において、当該密閉型電池は、ニッケル水素蓄電池であることを要旨とする。

本発明は、請求項７にかかるように、高精度な圧力管理が要求されるニッケル水素蓄電池を構成する安全弁に適用して特に有効であり、上記構成によれば、安定した作動特性を示す安全弁を備えた信頼性の高いニッケル水素蓄電池を実現することが可能となる。

請求項８に記載の発明は、密閉された容器に連通する弁口を封止する弁体と、該弁体を弁口を封止する面の裏から押圧する弁蓋とによって構成される復帰式の安全弁であって、前記安全弁は、前記弁蓋として、前記弁体を同弁体の側方から位置規制する複数のリブと、前記弁体の開弁時に前記弁口から排出される流体を外部に排出する排出口とを有する弁蓋を備えており、前記弁蓋と前記弁体との間における前記リブの非形成領域に空間部を有してなることを要旨とする。

上記構成によれば、弁体は、弁蓋に設けられた複数のリブによって位置規制される。そして、上記電槽の内部圧力の上昇時には、弁体に圧縮荷重がかかることによって、同弁体が径方向に膨張する。このとき弁体はリブによって部分的に拘束されるものの、同リブが当接されない領域では十分に膨張することができる。このため、内部圧力により弁口側から押圧される弁体を的確に位置規制しながらも、ゴム状の弾性体によって構成される弁体本来の弾性変形動作を確保することができる。そして、上記電槽の内部圧力が異常上昇することにより所定の開弁圧に達すると、弁体が弾性変形することにより開放作動し、電槽内で発生したガス等が上記排出口を介して外部に排出される。そしてこの開放作動時には、弁体の弾性変形動作が拘束されることなく十分に行われるため、弁体本来の荷重特性が維持されるようになる。このため、弁体では、安定した荷重特性を得ることができるため、同弁体が押圧されたときの反力も安定するようになる。これにより、弁体が開放作動する際の開弁圧の安定化を図ることができるようになり、内部圧力の上昇に対するより安定した作動特性を得ることができるようになる。

また、こうした安全弁は、同安全弁を位置規制する複数のリブと、弁体の開弁時に弁口から排出される流体を外部に排出する排出口とによって構成することが可能であるから、より容易な構成のもとに復帰式の安全弁を構成することができる。これにより、従来の復帰式安全弁などに比べても部品点数が少なく、組付け時の歩留まりが良く、コストも低くすることができる。

本発明にかかる電池の製造方法によれば、開弁圧のばらつきが少なく、内部圧力の上昇に対するより安定した作動特性を示す復帰式の安全弁が実現されるようになる。

本発明の安全弁を有する密閉型電池を具体化した第１の実施形態について、同電池の斜視構造を示す斜視図。 同実施形態の安全弁について示す図であり、（ａ）はその斜視構造を示す斜視図、（ｂ）はその分解構造を示す斜視図、（ｃ）はその平面構造を示す平面図。 同実施形態の安全弁について示す図であり、（ａ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線における断面構造を示す断面図、（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ線における断面構造を示す断面図。 同実施の形態の安全弁の荷重特性の一例を示すグラフ。 本発明の安全弁を有する密閉型電池を具体化した第２の実施形態について、同実施形態の安全弁について示す図であり、（ａ）はその斜視構造を示す斜視図、（ｂ）はその分解構造を示す斜視図、（ｃ）はその平面構造を示す平面図。 同実施形態の安全弁について示す図であり、（ａ）は図４（ａ）のＡ−Ａ線における断面構造を示す断面図、（ｂ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ線における断面構造を示す断面図。 本発明の安全弁を有する密閉型電池を具体化した他の実施形態について、その斜視構造を示す斜視図。 従来の安全弁について、（ａ）は同安全弁が適用される電池を側面から見た断面構造を示す断面図、（ｂ）は同安全弁の拡大断面構造を示す断面図。

（第１の実施の形態）
以下、本発明にかかる復帰式の安全弁を有する密閉型電池の第１の実施の形態について、図１〜図４を参照して説明する。

図１に示すように、本実施の形態の密閉型電池は、直方体状の電池ケース１００Ｋ、復帰式の安全弁３００、並びに電池ケース１００Ｋ内に配置された電極体１１０及び図示しない電解液を備えて構成される角形密閉式ニッケル水素蓄電池である。

電極体１１０は、正極板１１１と負極板１１２と袋状のセパレータ１１３とを備えている。このうち、正極板１１１は、袋状のセパレータ１１３内に挿入されており、セパレータ１１３内に挿入された正極板１１１と負極板１１２とが交互に積層されている。正極板１１１は、図示しない正極集電体に接続されており、負極板１１２は、図示しない負極集電体に接続されている。

正極板１１１としては、例えば、水酸化ニッケルを含む活物質と、発泡ニッケルなどの活物質支持体とを備える電極板を用いることができる。負極板１１２としては、例えば、水素吸蔵合金を負極構成材として含む電極板を用いることができる。セパレータ１１３としては、例えば、親水化処理された合成繊維からなる不織布を用いることができる。

電池ケース１００Ｋは、例えば樹脂製であり、樹脂製の電槽１００及び蓋体２００によって構成されている。このうち、電槽１００は、矩形箱形状をなしており、上部開口を有している。蓋体２００は、矩形略板形状を有しており、電槽１００の上部開口を封止する。蓋体２００は、図１に示すように、電槽１００の開口端面１０１上に載置されて全周接合され、電槽１００の開口部１０２を封止している。これにより、蓋体２００と電槽１００とは、隙間なく一体化して、電池ケース１００Ｋを構成する。

なお、電槽１００内の発電要素は、電極体１１０の充放電に伴い生じる化学反応により水素や酸素などのガスを発生させたり、逆に吸収したりする。このようなことから、過度な化学反応などが生じた際、同反応によりガスが過度に発生するようなおそれもある。

また、本実施の形態の蓋体２００には、電槽１００の内部圧力を管理する復帰式の安全弁３００が取り付けられている。

安全弁３００は、その拡大構造を図２（ａ）に示すように、同安全弁３００の弁蓋として、筒状のケース３１０を備えている。ケース３１０は、例えば板状の金属がプレス成形されることによって形成されており、側方からその中心に向かって窪んだ３つの窪み部３１１を有している。

また、ケース３１０は、蓋体２００に取り付けられる面とは反対側の面に、平坦化された天面３１０Ａを有している。各窪み部３１１は、安全弁３００の中心Ｏに対して均等な間隔で形成されているとともに、それら窪み部３１１が互いに均等な間隔で形成されている。本実施の形態の窪み部３１１は、天面３１０Ａから蓋体２００に取り付けられる面に向かって途中から拡開する形状をなしている。

ケース３１０の天面３１０Ａには、電槽１００で発生したガスを安全弁３００の開弁時に外部に排出するための排出口３１２が３つ設けられている。各排出口３１２は、天面３１０Ａのうち、窪み部３１１が形成されていない領域であって、天面３１０Ａの外径寄りに形成されている。こうした天面３１０Ａの中心からは、ゴム状弾性体によって構成される弁体３２０の一部３２１が突出されている。

また、安全弁３００の分解構造を図２（ｂ）に示すように、ケース３１０が取り付けられる蓋体２００の上面には、電槽１００に連通する円形状の弁口２１０が形成されている。また、この弁口２１０の周囲には、弁体３２０をその底面から支持する円環状の弁座２２０が設けられている。弁座２２０は、例えば、弁体３２０に当接される部分の外径が弁体３２０の外径と一致するかたちで形成されている。

弁体３２０は、弁座２２０に圧接されることにより弁口２１０を封止するものである。本実施の形態の弁体３２０は、例えば円柱状に形成されており、その直径Ｗが柱高さＨ１よりも長く形成されている。また、弁体３２０には、弁口２１０を封止する面の裏面側の中心に凸部３２１が突出形成されている。凸部３２１は、断面台形状に形成されており、同凸部３２１を水平方向に２分割する切れ目３２２が設けられている。

ケース３１０の天面３１０Ａには、弁体３２０の凸部３２１と対応する部分（天面３１０Ａの略中央）に、同凸部３２１に係合される円形状の孔部３１３が設けられている。そして、こうしたケース３１０が、弁体３２０を収容した状態で蓋体２００に接合されることにより、図２（ａ）に示した安全弁３００が構成されることとなる。なおこのとき、天面３１０Ａの孔部３１３に弁体３２０の凸部３２１が係合されることにより、弁体３２０が、規定の位置、すなわち弁口２１０の中心と弁体３２０の中心とが一致し、かつ弁座２２０の外径と弁体３２０の底面における外径とが一致する位置に案内される。またこのとき、弁体３２０は、ケース３１０に設けられた窪み部３１１によっても、同規定の位置に案内される。

また、ニッケル水素電池等のアルカリ蓄電池では、通常、電池を組み立てたのち、充放電を複数回繰り返したりすることで蓄電池を活性化する処理を行う。この場合、蓄電池の内圧が上昇するが、孔部３１３を有することにより、孔部３１３を介して、天面３１０Ａの上方より、弁体３２０を下方（ゴム圧縮方向）へ押すことができる。これにより、活性化処理時の内圧の上昇による安全弁３００の開弁によるガスの放出を抑制することができる。

また、安全弁３００の組み付け時における天面３１０Ａ側の平面構造を図２（ｃ）に示すように、３つの窪み部３１１が弁体３２０の側方から弁体３２０に当接されることにより、ケース３１０に収容される弁体３２０が位置規制されている。すなわち、本実施の形態では、３つの窪み部３１１が、弁体３２０を規定の位置に位置規制するリブとして機能する。

さらに安全弁３００は、窪み部３１１の非形成領域に、各窪み部３１１、ケース３１０の内側壁、及び弁体３２０によって囲まれる３つの空間部Ｓを有している。そして、これら空間部Ｓと天面３１０Ａに設けられた排出口３１２とが対応していることにより、安全弁３００は空間部Ｓと安全弁３００の外部とが連通した構造とされている。

また、安全弁３００の断面構造として図２（ａ）のＡ−Ａ線断面を図３（ａ）示すように、弁体３２０を支持する弁座２２０は、弁口２１０を構成する蓋体２００の開口部分２０１にガスケット２２１を介して取り付けられるカシメパイプ２２２を備えて構成されている。ガスケット２２１は、開口部分２０１をその表裏両面から挟み込むとともに、同ガスケット２２１がカシメパイプ２２２によってその表裏両面から挟み込まれている。カシメパイプ２２２は、例えば剛性材料からなる板材がプレス成形されたものであり、ガスケット２２１を介して開口部分２０１の縁に全周に亘り取り付けられている。本実施の形態では、このようなカシメパイプ２２２を備えて構成される弁座２２０により、電槽１００内に収容される電解液等が這い上がることが抑制されている。

また、弁体３２０の柱高さＨ１は、組み付け時における安全弁３００内のカシメパイプ２２２の弁体３２０に当接される面から天面３１０Ａの裏面までの距離Ｈ２よりも長く設定されている。これにより、ケース３１０に収容された弁体３２０には、所定の圧縮荷重がかかるようになっている。そして、こうした弁体３２０の圧縮荷重に対する弁体３２０の反力により、弁体３２０の底面とカシメパイプ２２２（弁座２２０）とが密着し、弁口２１０が封止される。また、こうした弁体３２０による弁口２１０の封止状態は、電槽１００の内部圧力が、電池ケース１００Ｋ及び電槽１００の耐圧以下の圧力ではあるとともに、通常使用時の内部圧力を超過する圧力である異常圧力になるまで維持される。なお、弁体３２０は、同図３（ａ）からも明かなように、安全弁３００が組み付けられた状態において、圧縮荷重に相関して径方向に撓むようになる。

また、弁体３２０には、凸部３２１の周囲に沿って凹設された溝部３２３が形成されている。そして、溝部３２３と上記切れ目３２２とが弁体３２０に形成されていることにより、弁体３２０がケース３１０の孔部３１３に係合される際、弁体３２０の凸部３２１の可撓性が担保され、弁体３２０の凸部３２１とケース３１０の孔部３１３とが円滑に係合されることとなる。

また、本実施の形態の窪み部３１１は、その窪み長Ｈ３が弁体３２０の柱高さＨ１の半分以下となるように形成されている。これにより、弁体３２０と窪み部３１１との接触面積が、同弁体３２０を規定の位置に側方から位置規制しつつ弁体３２０の可撓性（圧縮・膨張）を最大限確保できる必要最小限の面積となるように設定されている。

さらに本実施の形態の安全弁３００は、図２（ａ）のＢ−Ｂ線断面を図３（ｂ）示すように、窪み部３１１の非形成領域においては、弁体３２０とケース３１０の内側壁との間に、蓋体２００の上面からケース３１０の天面３１０Ａにかけて広がる空間部Ｓを有した構造となる。そして、本実施の形態では、弁体３２０を位置規制する窪み部３１１の数が３つとされていることから、弁体３２０の周囲には空間部Ｓが略全周に亘り形成されることとなる。

以下、本実施の形態の安全弁の作用について図３（ｂ）を参照して説明する。

図３（ｂ）に示すように、弁座２２０に弁体３２０が配置された状態でケース３１０が蓋体２００に取り付けられると、弁体３２０の底面が弁座２２０に押し付けられる。これにより、弁体３２０には所定の圧縮荷重がかかることとなり、同圧縮荷重に相関する反力が発生する。そして、こうした弁体３２０の反力が発生することにより、弁体３２０の底面と弁座２２０とが密着して弁口２１０が封止される。こうして、電槽１００では、その密閉状態が維持されることにより、電槽１００内部のガスや電解液の漏出が抑制される。

そして、電槽１００の内部圧力が上昇するにつれて、弁体３２０の圧縮荷重が次第に増大し、同図３（ｂ）に破線で示すように、弁体３２０が径方向に膨張するようになる。なおこのとき、弁体３２０が膨張したとしても、その膨張分が空間部Ｓに吸収されるようになる。そして、こうした空間部Ｓが３つの窪み部３１１の非形成領域に形成されていることにより、弁体３２０の膨張分がその径方向の全周に亘り吸収されるようになる。これにより、ゴム状弾性体によって構成される弁体３２０本来の荷重特性が維持されるようになる。さらに本実施の形態では、窪み部３１１の窪み長Ｈ３が弁体３２０の柱高さＨ１の半分以下となるように形成されたことにより、窪み部３１１に当接される弁体３２０の領域がさらに低減され、弁体３２０の自由度がより一層高められている。これにより、弁体３２０の荷重特性がより一層維持されるようになっている。

さらに本実施の形態では、たとえ電槽１００の内部圧力の上昇に伴って弁体３２０に圧縮荷重が発生したとしても、弁体３２０の直径Ｗが柱高さＨ１よりも長く形成されていることにより、弁体３２０が規定の位置から外れるような座屈が発生することが抑止される。これにより、弁体３２０は、ケース３１０と弁座２２０との間で電槽１００の内部圧力に応じて弾性変形しても、規定の位置で安定して動作するようになる。

そして、電槽１００の内部圧力の異常上昇に伴い、同内部圧力が異常圧力（開弁圧）に到達すると、弁体３２０が弾性変形して同弁体３２０と弁座２２０との間に隙間が発生することにより、安全弁３００が開放作動する。これにより、安全弁３００には、弁口２１０→弁座２２０と弁体３２０との隙間→空間部Ｓ→排出口３１２といった経路が形成され、この経路を介して、電槽１００で発生したガスが排出口３１２から外部へと排出されるようになる。

こうして、電槽１００で発生したガスが外部に排出されることにより電槽１００の内部圧力が開弁圧よりも低下すると、弾性変形した弁体３２０が元の形状に復元し、この弁体３２０により弁口２１０が再び封止される。そして、弁体３２０の弾性変形や復元が電槽１００の内部圧力に応じて適宜行われることにより、電槽１００の内部圧力が異常圧力とならないように維持されるようになる。

なお、図４に、本実施の形態の安全弁３００による弁体３２０の荷重特性Ｌ１を実線で例示するように、弁体３２０の圧縮量に比例して同弁体３２０の反力が増大する。そして、安全弁３００に取り付けられた弁体３２０の圧縮量は、同図４に領域α（使用域）として示される範囲で変化する。また、これに伴って弁体３２０の反力は反力Ｎ１〜Ｎ２の範囲Ｎ１２で変化する。一方、従来の安全弁による弁体の荷重特性Ｌ２を破線で例示するように、従来の安全弁による弁体の反力は、本発明の安全弁よりも広範囲な反力Ｎ３〜Ｎ４の範囲Ｎ３４（Ｎ３４＞Ｎ１２）で変化する。すなわち、本実施の形態では、弁体３２０の位置規制が３つの窪み部３１１によって行われることから、空間部Ｓが形成され、弁体３２０の膨張分が空間部Ｓに吸収される。そのため、弁体３２０本来の荷重特性が維持され、弁体３２０の反力のばらつきが小さくなっている。そして、こうした反力に相関して、弁体３２０が弾性変形して開放作動する際の開弁圧のばらつきも小さくなり、安全弁３００の開弁圧の均等化が図られるようになる。

以上説明したように、本実施の形態にかかる密閉型電池及び安全弁によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）上記安全弁３００に、弁体３２０を側方から位置規制する窪み部３１１（リブ）を備える構成とした。このため、ケース３１０に収容される弁体３２０を規定の位置に位置規制しながらもゴム状の弾性体によって構成される弁体３２０本来の荷重特性を維持することが可能となり、同弁体３２０の弾性変形動作を円滑に行わせることができる。これにより、弁体３２０が開放作動する際の開弁圧の安定化を図ることができるようになり、内部圧力の上昇に対するより安定した作動特性を得ることができるようになる。また、本実施の形態のようにカシメパイプ２２２により弁座２２０を構成すると、その構造上、同カシメパイプ２２２に配置される弁体３２０の安定性を確保することが難しく、開弁圧を均一にすることも難しい。この点においても上記安全弁３００によれば、窪み部３１１によって弁体３２０が位置規制されることにより、弁体３２０の安定性を的確に確保することができるようになるとともに、弁座２２０をカシメパイプ２２２により構成しながらも開弁圧の均等化が図られるようになる。

（２）上記リブを、３つの窪み部３１１によって構成した。これにより、弁体３２０を３方向から位置規制することが可能となり、同弁体３２０をより的確に位置規制することが可能となる。

（３）上記安全弁３００を、窪み部３１１及び排出口３１２を有したケース３１０によって構成した。これにより、より容易な構成のもとに復帰式の安全弁を構成することが可能となり、ひいては、従来の復帰式安全弁などに比べても部品点数が少なく、組付け時の歩留まりが良く、コストも低くすることができる。

（４）上記弁蓋を、弁体３２０を覆う筒状のケース３１０によって構成した。そして、このケース３１０に、リブとしての窪み部３１１を形成するとともに、同窪み部３１１の非形成領域に空間部Ｓと排出口３１２とを形成した。これにより、ケース３１０に形成された空間部Ｓにて弁体３２０の膨張を吸収することが可能となり、弁体３２０の円滑な弾性変形動作を担保することができる。またこれにより、弁体３２０を位置規制するための窪み部３１１（リブ）をケース３１０と一体成形することが可能となり、安全弁３００の生産性の向上や構造の簡略化が図られるようになる。

（５）上記弁体３２０を円柱状に形成し、同円柱の直径Ｗを柱高さＨ１よりも長くした。これにより、弁座２２０とケース３１０との間で弾性変形する弁体３２０の座屈を的確に抑止することが可能となり、上記安全弁３００によるより安定性の高い開放作動を担保することが可能となる。

（６）上記弁体３２０の弁口２１０を封止する面の裏面側に凸部３２１を形成するとともに、同凸部３２１に対応するケース３１０の天面３１０Ａに孔部３１３を形成した。このため、こうした凸部３２１と孔部３１３との係合を通じて弁体３２０を規定の位置に位置規制することが可能となる。これにより、上記窪み部３１１との協働により、弁体３２０を側方及び天面３１０Ａ側の双方から位置規制することが可能となり、弁体３２０の安定性がさらに向上されるようになる。

（７）上記リブを、均等な間隔からなる３つの窪み部３１１として形成した。このため、弁体３２０を位置規制するための窪み部３１１の数を３つに限定しつつ、弁体３２０を３方向から的確に位置規制することが可能となる。これにより、弁体３２０の荷重特性をより安定した特性とすることが可能となり、ひいては、こうした荷重特性に相関する開弁圧のばらつきを最小限なものとすることができるようになる。

（８）上記安全弁３００を備える密閉型電池として、ニッケル水素蓄電池を採用することとした。これにより、より高精度な圧力管理や的確な密閉状態の確保が要求されるニッケル水素蓄電池であっても、上記安全弁３００による安定した作動特性を通じて、より信頼性の高いニッケル水素蓄電池を実現することが可能となる。

（第２の実施の形態）
以下、本発明にかかる密閉型電池及び安全弁を具体化した第２の実施の形態について図５〜図６を参照して説明する。なお、この第２の実施の形態の密閉型電池及び安全弁の基本的な構成は、先の第１の実施の形態と共通になっている。したがって、本実施の形態において、先の第１の実施の形態に示した各要素と同一の要素についてはそれぞれ同一の符号を付して示しており、それら要素についての重複する説明は割愛する。

図５（ａ）〜図５（ｃ）は、先の図２（ａ）〜図２（ｃ）にそれぞれ対応する図として、この第２の実施の形態にかかる安全弁の構造を示したものである。また、図６（ａ）及び図６（ｂ）は、先の図２（ａ）及び図２（ｂ）にそれぞれ対応する図として、この第２の実施の形態にかかる安全弁の断面構造を示したものである。

すなわち図５（ａ）〜図５（ｃ）に示すように、本実施の形態の安全弁３００Ａを構成する弁体３２０Ａは、先の第１の実施の形態の弁体３２０とは異なり、弁口２１０を封止する面の裏面側の中心に上記凸部３２１を備えない構成とされている。

なお、このように弁体３２０Ａが上記凸部３２１を備えない構成であっても、図５（ａ）のＡ−Ａ線断面を図６（ａ）に、図５（ａ）のＢ−Ｂ線断面を図６（ｂ）にそれぞれ示すように、弁体３２０Ａがケース３１０に収容される際には同ケース３１０に設けられた３つの窪み部３１１によって規定の位置に案内される。そして、弁体３２０Ａが取り付けられた状態においては、同弁体３２０Ａが、カシメパイプ２２２の弁体３２０Ａに当接される面と天面３１０Ａの裏面との間で圧縮される。すなわち、弁体３２０Ａは、カシメパイプ２２２のうちで弁体３２０Ａに当接される面と天面３１０Ａの裏面との距離Ｈ２が、弁体３２０Ａの柱高さＨ１よりも短く設定されていることにより、天面３１０Ａの孔部３１３に弁体３２０Ａが密着する。これにより、天面３１０Ａの孔部３１３が弁体３２０Ａによって封止され、安全弁３００Ａの密閉状態は維持されるようになる。

以上説明したように、本実施形態の密閉型電池及び安全弁によれば、前記（１）〜（５）、（７）、（８）に準じた効果が得られるとともに、前記（６）に代えて以下の効果が得られるようになる。

（６Ａ）上記弁体として、突起を備えない弁体３２０Ａを採用した。このため、汎用性、生産性の高い円柱状の弁体３２０Ａによって上記安全弁３００を構成することが可能となる。これにより、同弁体３２０Ａを有した安全弁３００Ａの汎用性や生産性を好適に高めることができるようになる。

（他の実施の形態）
なお、上記各実施の形態は、以下のような形態をもって実施することもできる。

・上記各実施の形態では、上記弁座として、カシメパイプ２２２を備える弁座２２０を採用した。これに限らず、弁座とは、弁体３２０（以下、適宜弁体３２０Ａを含む）を支持可能で、同弁体３２０との間でシール性を維持できるものであればよく、例えば蓋体２００の一部によって弁座を構成することも可能である。

・上記窪み部３１１を、その窪み長Ｈ３が弁体３２０の柱高さＨ１の半分以下となるように形成した。これ限らず、窪み部３１１の窪み長とは、弁体３２０の柱高さＨ１の半分よりも長くてもよく、例えば弁体３２０がケース３１０に収容されたときの柱高さに等しい長さであってもよい。

・上記各実施の形態では、窪み部３１１を３つ形成するとともに、各窪み部３１１を均等な間隔で形成した。これに限らず、窪み部３１１の数とは、４つ以上であってもよく、また各窪み部３１１を不均等な間隔で配置してもよい。また、窪み部３１１の数とは、２つであってもよい。要は、窪み部３１１の数や形成位置とは、弁体３２０をその側方から位置規制可能に設定されるものであればよい。そして、この窪み部の数や位置に応じて、上記空間部Ｓの数や位置も適宜変更するようにしてもよい。

・上記第１の実施の形態では、上記弁体３２０の弁口２１０を封止する面の裏面側に凸部３２１を形成するとともに、同凸部３２１に対応するケース３１０の天面３１０Ａに孔部３１３を形成した。これに限らず、上記弁体３２０に、弁口２１０を封止する面の裏面側に凹部を形成するとともに、同凹部に対応するケース３１０の天面３１０Ａの内壁に凸部を形成するようにしてもよい。この構成であれ、弁体３２０に形成された凹部とケース３１０の天面３１０Ａの内壁に形成された凸部とが係合することにより、弁体３２０がケース３１０に収容されるときの規定位置への案内や、安全弁３００（３００Ａ）の組み付け状態における位置規制を行うことが可能である。

・上記各実施の形態では、弁体３２０の同円柱の直径Ｗを柱高さＨ１よりも長くした。これに限らず、ケース３１０に収容される弁体３２０の安定した動作を担保できる場合には、弁体３２０の円柱の直径Ｗを柱高さＨ１と同じ長さにすることや、弁体３２０の円柱の直径Ｗを柱高さＨ１よりも短くすることも可能である。

・上記各実施の形態では、円柱状の弁体３２０を採用した。これに限らず、例えば、直方体状の弁体や多角柱状に形成された弁体を採用することもできる。この場合には、同弁体の側方の面に上記窪み部３１１を当接させることで、弁体を的確に位置規制することができる。これにより、弁体の形状選定にかかる自由度がより高められるようになる。

・上記各実施の形態では、上記排出口３１２を、ケース３１０の天面３１０Ａに３つ形成した。これに限らず、排出口３１２とは、弁体の開放動作時に弁口２１０から排出されるガス等を外部に排出可能なものであればよく、例えばケース３１０の側面に形成することも可能である。なおこの場合には、空間部Ｓに対応する位置に排出口を形成することで、弁口２１０から排出される流体の排出機能を的確に担保することができる。また、排出口３１２の数も３つに限らず、２つ以下とすることや、４つ以上とすることもできる。なお、こうした排出口の排出機能は、その開口面積に相関するものでもあり、同開口面積を大きくすることで排出口の排出機能を好適に高めることができる。

・上記ケース３１０に、リブとしての窪み部３１１を形成するとともに、同窪み部３１１の非形成領域に空間部Ｓと排出口３１２とを形成した。これに限らず、例えば、ケース３１０とは別体のリブをケース３１０の内壁に取り付けることとし、このリブによって弁体を位置規制するようにしてもよい。

・上記弁蓋を、弁体３２０を覆う筒状のケース３１０によって構成した。これに限らず、例えば先の図２（ａ）に対応する図として図７に示すように、弁体４２０をその側方から位置規制する３つの柱状のリブ４１１と、各リブ４１１から延設されるとともに弁体４２０を同弁体４２０の蓋体２００に当接される面の裏から押圧する円環状の蓋部４１２とによって弁蓋４１０を構成してもよい。この弁蓋４１０によれば、リブ４１１の非形成領域の全てが上記排出口として機能する。そして、こうした弁蓋４１０を備えて構成される安全弁４００によっても、弁体４２０を位置規制しつつその荷重特性を担保できる。

・上記各実施形態では、電池ケース１００Ｋが樹脂製、すなわち電槽１００と蓋体２００とが樹脂製である場合について例示したが、これに限らず、電槽や蓋体は、金属などの樹脂以外の材料により形成されていてもよい。これにより、安全弁を有する電池ケースの種類を拡大させることができるようになる。また、各実施の形態では、安全弁が金属製である場合について例示したが、これに限らず、安全弁は、樹脂等の材料により形成されていてもよい。

・上記各実施の形態では、１つの電極体１１０が電池ケース１００Ｋに収容される密閉型電池について例示した。これに限らず、安全弁を、例えば、複数の電極体が各別の電槽に収容される電池モジュールに設けることも可能である。これにより、安全弁の適用される電池の種類が多様な電池に拡げられる。

・上記各実施形態では、ニッケル水素電池からなる電池について例示したが、これに限らず、安全弁を設ける電池としては、ニッケルカドミウム電池やリチウムイオン電池等の二次電池（蓄電池）であってもよい。これにより、この安全弁と、それを用いた電池の適用範囲が拡げられる。

・上記各実施形態では、電池が二次電池である場合について例示したが、これに限らず、電池は一次電池でもよい。

・上記各実施形態では、安全弁が密閉型電池に用いられる場合について例示したがこれに限らず、このような安全弁を、密閉型電池に準じ、内部圧力が異常に上昇するおそれのある密閉型の容器に用いることもできる。これにより、このような安全弁の採用可能性が高められるようになる。

１００Ｋ…電池ケース、１００…電槽、１０１…電槽の開口端面、１０２…電槽の開口部、１１０…電極体、１１１…正極板、１１２…負極板、１１３…セパレータ、２００…蓋体、２０１…蓋体の開口部分、２１０…弁口、２２０…弁座、２２１…ガスケット、２２２…カシメパイプ、３００、３００Ａ…安全弁、３１０…ケース、３１０Ａ…天面、３１１…窪み部（リブ）、３１２…排出口、３１３…孔部、３２０、３２０Ａ…弁体、３２１…凸部、３２２…切れ目、３２３…溝部、４００…安全弁、４１０…弁蓋、４１１…リブ、４１２…蓋部、４２０…弁体、Ｓ…空間部。

Claims (8)

1. 正極および負極を有する極板群が収容された電槽に連通する弁口を封止する弁体と、該弁体を弁口を封止する面の裏から押圧する弁蓋とによって構成される復帰式の安全弁を備える密閉型電池であって、
   前記安全弁は、前記弁蓋として、前記弁体を同弁体の側方から位置規制する複数のリブと、前記弁体の開弁時に前記弁口から排出される流体を外部に排出する排出口とを有する弁蓋を備えており、
   前記弁蓋と前記弁体との間における前記リブの非形成領域に空間部を有してなる
   ことを特徴とする密閉型電池。
2. 前記複数のリブが、少なくとも３つ以上のリブからなる
   請求項１に記載の密閉型電池。
3. 前記弁蓋は、前記弁体を覆う筒状のケースからなり、
   前記ケースは、前記弁体の側面に向かって部分的に窪んで前記弁体に当接する窪み部により前記リブを形成し、該リブの非形成領域に前記排出口を有する
   請求項１または２に記載の密閉型電池。
4. 前記弁体は円柱状に形成されてなり、該円柱の直径が柱高さよりも長い
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の密閉型電池。
5. 前記弁体には、前記弁口を封止する面の裏面側に凹部もしくは凸部が形成されてなるとともに、前記弁蓋のそれら弁体に形成された凹部もしくは凸部と対応する部分には、同弁体に形成された凹部もしくは凸部に係合される凸部もしくは孔部が形成されてなる
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の密閉型電池。
6. 前記リブは、均等な間隔からなる３つのリブとして形成されてなる
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の密閉型電池。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の密閉型電池において、
   当該密閉型電池は、ニッケル水素蓄電池である
   ことを特徴とする密閉型電池。
8. 密閉された容器に連通する弁口を封止する弁体と、該弁体を弁口を封止する面の裏から押圧する弁蓋とによって構成される復帰式の安全弁であって、
   前記安全弁は、前記弁蓋として、前記弁体を同弁体の側方から位置規制する複数のリブと、前記弁体の開弁時に前記弁口から排出される流体を外部に排出する排出口とを有する弁蓋を備えており、
   前記弁蓋と前記弁体との間における前記リブの非形成領域に空間部を有してなる
   ことを特徴とする安全弁。

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